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解码太阳系的"指环王"和它的"新指环"

土星太美丽,被称之为 “指环王”,吸引了每一个曾经通过一个小望远镜看到它的人。和木星一样,土星是一个气态巨行星,这意味着它主要是由氢和氦等气体组成的,而且它没有像地球这样的岩石行星那样具有坚实的表面。

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和木星一样,土星有非常热的内部,核心的温度高达11 700 ℃,并且辐射至太空中的能量是它接受来自太阳的能量的2.5倍。由行星首次形成时开始的缓慢重力塌陷提供动力。但是即使有这种内部热,土星也比木星冷,因为它离太阳更远土星系统温度极低,从55 K到110 K(-220 C到-160 C,-360 F到-260 F),土星的光环(由冰和尘埃粒子组成)和卫星以红外波长释放大部分能量。

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土星也被称为“环状行星”,自古以来就被世界各地的不同文化所观察到。正因为如此,没有人会被认为首先发现了这颗行星。虽然它是可见行星中距离最远的,但仍然可以用肉眼看到。第一次望远镜观测是由伽利略于 1610 年进行的。由于当时可用的望远镜简陋,伽利略未能观测到土星环。

他认为这颗行星被两颗卫星紧紧地包围着,但当他再看的时候,这些物体都消失了。几年后,克里斯蒂安·惠更斯 (Christiaan Huygens) 于 1659 年进行的观察阐明了这个谜团,得出的结论是,这些物体实际上是围绕土星的一个环系统。由于行星绕太阳运行缓慢,它与时间有关,因为它金色的光芒,它也与财富有关。因此,它以罗马的财富和农业之神土星命名,土星相当于希腊的时间之神克罗诺斯。

大约 45 亿年前,土星与太阳系的其他部分一起形成。重力将旋转的气体和尘埃拉到一起,从而形成了气态巨行星。大约 40 亿年前,土星进入了它在外太阳系中的当前位置。与木星一样,土星主要由氢和氦构成,这两种主要成分构成了太阳。

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土星是约9.5倍远离太阳比地球。它距太阳 9.6 个天文单位,距地球 10.6 个天文单位,是距离地球第六远的行星。光从土星传播到地球大约需要 1 小时 29 分钟。它是太阳系中的第二大行星,半径为 58.232 公里或 36.183 英里,约为地球的 9 倍,直径为 120.536 公里或 74.897 英里,几乎是地球直径的 9.5 倍。表面积大约是地球的 83 倍,土星的质量大约是地球的 95 倍。

虽然土星的体积大约是地球的 764 倍,但它是太阳系中密度最小的行星。地球的密度是土星的 8 倍,如果它有表面,重力也会相似。土星的密度估计约为 0.687 g/cm 3,由于其气态成分,其密度小于水。

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土星拥有太阳系中第二短的一天,完成自转的速度非常快,大约需要 10.6 小时。然而,它绕太阳运行的轨道很慢,在大约 29.5 个地球年的时间内完成了一次或一年的绕太阳运行。它的平均轨道速度约为 9.68 公里/秒 - 6.01 英里/秒。土星的椭圆轨道相对于地球的轨道平面倾斜 2.48°。近日点和远日点距离平均分别为 9.195 和 9.957 AU。由于土星的轴倾角为 26.73 度,与地球的轴倾角相似,南半球和北半球的受热程度不同,导致季节性温度变化。这些温度变化中的大部分是水平的。

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土星及其北极地区的夜间以红外能量为主,红外能量从地球大气层深处涌出。由于土星的强风,不同数量的高层大气云层阻挡了红外光,形成了带状和斑点状的外观,并不断变化。在土星内部红外光的照射下,明亮的区域显示出云层最薄的地方,使来自星星内部的热量得以燃烧。北半球的亮度几乎是南半球的两倍。科学家们认为,这是因为北半球较少有高水平的微粒子来阻挡土星的发光。

土星的新环,2011年,天文学家使用斯皮策的红外探测器做了一个惊人的发现土星周围:一个新的超大型环,之前还没有被发现。圆环是由漫射的冰和尘埃粒子组成的,它们的颜色是深色的,所以在普通望远镜中是看不见的。通过使用斯皮策观察红外线,天文学家能够识别出这些粒子的热特征,并绘制出物质带。

解码太阳系的"指环王"和它的"新指环"

土星新光环的发现可能解决了土星卫星之一伊皮图斯的一个古老的谜团。Iapetus有一个奇怪的外观,它是一个结冰的月亮,所以应该从整个表面反射明亮的阳光,但是它的前侧非常暗,反射率类似于煤。数十年来,这种光线和黑暗的模式一直困扰着天文学家,但伊佩图斯轨道附近一个新环的存在给了他们一个可能的解释。天文学家们现在认为,伊佩图斯在绕土星轨道运行时,撞上了新环上的物质,像挡风玻璃上的虫子一样,将黑暗的尘埃溅在月球表面,用一层肮脏的污垢覆盖着半个月球上明亮的冰。

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